施密特触发器的作用:
当把模拟信号转换为数字信号时,输入信号在临界点(比较值)处波动时,输出跟随波动,输出的方波包含很多杂波,这些杂波影响后级数字信号处理,如上图绿色线条圈出的部分。
施密特触发器的作用,从这张图中可以很直观的看出,当输入信号逐渐增大,直至超过上限值,输出翻转,当输入信号逐渐减小,直至低于下限值时输出翻转。施密特触发器的输入比较门限有两个。两个门限很好的防止了杂波的产生。
一般市场上能够买到的施密特触发器,或者带有施密特触发器功能的IC,这种IC有两个门限都是正数,而且是固定的正数,例如,SN74LVC1G17单路施密特触发缓冲器,门限值如下,使用时根据自己需要选择即可。
其实施密特触发器是滞回比较器(迟滞比较器)的一个特例,滞回比较器的两个门限需要自己配置,可以使用运放或者三极管搭建。下面介绍一下滞回比较器的设计方法。
滞回比较器设计1——信号反相输入
此款芯片并非轨到轨类型,因此输出最高电平不能达到5V,经过仿真测量,这款运放Umax为4V左右,根据以上电路中的阻值,计算得出两个门限如下:
仿真波形如下:
滞回比较器设计2——信号同相输入
根据叠加定理计算同相端电压公式,如下:
滞回比较器两个门限如下:
根据以上电路中的阻值,计算两个门限值如下:
仿真波形如下:
另外,注意一点,反相端的波形是个动态波形,如下紫色波形:
滞回比较器设计3——使用LM339,信号反相输入。
像这种开漏输出的比较器,输出必须要有上拉电阻才能输出高电平,计算阈值时,要把上拉电阻考虑在内,在以上电路中,上拉电阻越小,运放输出高电平越接近5V,上拉电阻越小,运放输出高电平越低。R3=10K时,如下图所示: